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相变储能系统的中高温储热应用研究

相变储能系统的中高温储热应用研究

作者：黄圣尧浙江大学

学位级别：硕士

全球各国的快速发展引发了能源需求的显著增长,而化石燃料的广泛使用不仅造成了严重的环境污染,也挑战了不可再生能源的可靠性。因此,为了应对能源需求的增长同时显著降低碳排放,迫切需要将可再生能源作为替代能源,推动能源结构从传统... 详细信息

全球各国的快速发展引发了能源需求的显著增长,而化石燃料的广泛使用不仅造成了严重的环境污染,也挑战了不可再生能源的可靠性。因此,为了应对能源需求的增长同时显著降低碳排放,迫切需要将可再生能源作为替代能源,推动能源结构从传统向新能源转型。中国的能源结构优化进程中,非化石能源的装机容量已经超过煤电,其中风能和太阳能因其资源丰富和成本低廉而被视为最有潜力的新能源,是实现未来能源转型的关键。然而,新能源的间歇性特性对能源供需平衡构成挑战。为解决这一问题,保证能源的灵活调节和持续供应,避免能源使用过程中的“弃风弃光”现象,开发新能源系统需要规划相应的系统配套措施,如储能储热系统,以提高能源系统的稳定性和经济性。在储能技术方面,潜热储热技术因其高储热密度和较小的温度波动范围,适用于多种场景,是一项有前景的技术。但目前的研究主要集中在低温条件下的数值模拟,中高温条件下的综合性实验研究较少,因此限制了这项技术的发展。此外,潜热储能过程中的传热机理和热力特性也未得到充分研究。本研究通过搭建装有可视化窗口的U型浮动管壳式换热器,研究了系统的热性能,并进一步探讨了不同操作参数、结构设计和材料组成下的热力特性,验证了系统的可靠性。首先,对搭建的潜热储能小试系统进行定温定流量的循环实验研究。系统使用导热油作为传热介质,采用二元硝酸盐(太阳盐)作为中高温的储热介质,换热管上安装有螺旋型翅片管以提高换热效率。研究结果表明,该潜热储能系统能在90分钟内完成44.5兆焦的热量存储,并在50分钟内输出33.6兆焦的热量,系统循环效率达到52.9%。在储热过程中,随着相变材料的熔化,自然对流逐渐取代热传导成为主要传热机理,换热器内出现上高下低的温度分层现象。接着,研究着重于储、放热温度(传热介质进口温度)对系统的影响。通过采用相同的起始/中止条件进行定量分析,发现较高的储热和较低的放热温度能够提高系统的传热效率,使总循环时间缩短,但会同时增强换热器内部的温度不均匀性,导致更多的热损失,从而降低系统循环效率并影响系统的能量输出,将储热温度从270提高至290℃后,系统的循环效率从61.2%降低至52.9%。研究还关注了传热介质流量对系统的影响,并考察了温度与流量的相互作用情况。结果显示,在相同温度条件下,随着传热流量的减小,系统的循环时间延长,尤其在放热过程中更为明显,在储热温度295℃,放热温度175℃的条件下,将传热介质的流速从35升每分钟减小到15升每分钟,会延长11.9%储热时间,23.0%的放热时间。在系统热力特性方面,小流量工况下系统的瞬时功率更稳定,能量输出波动较小,当传热介质流速分别为15、25和35升每分钟时,系统的平均储热功率分别为12.97、12.67和9.27千瓦,系统的平均放热功率分别为8.74、7.50和6.08千瓦。此外,流量对系统的影响会受到传热介质进口温度的干扰。采用较高的储热温度可以增强大流量对缩短系统完全熔化时间的效果,但在放热过程中,采用较低的放热温度会弱化这一效果。此外,较低的储、放热温度可以强化小流量对潜热储能系统循环效率的正向影响。然后,针对换热器的结构对系统的影响进行研究,提出改变换热管的朝向以减小换热器内温度不均匀现象。研究显示,竖直朝向的结构能够通过改变传热介质的流动方向减小换热器内上下层温差,同时减小了高温区的热损失,带来更好的循环效率,相同进口参数下可以将系统的循环效率由52.9%提高至57.6%。数据结果显示,在竖直结构换热管系统中,储热阶段受到传热介质进口参数的影响得到大,而系统的循环效率基本不受影响。最后,在竖直结构换热管系统中,使用高温高压的过热蒸汽替代导热油作为传热介质,以提高系统的场景兼容性。研究首先验证了蒸汽换热系统的循环性,在相同进口参数下,蒸汽换热系统与导热油换热系统的循环时间仅有略微差异,而蒸汽系统能获得更稳定的功率输出。研究结果表明,使用蒸汽作为传热介质时,能够根据不同场景需求采用更宽泛的工作温度选择。使用450℃进行储热时,相较于300℃,完成相同储热量的系统储热时间缩短了77.8%,而在相同时间内系统累计能量增长率为105%。

关键词：潜热储能技术相变材料中高温热能存储系统热力特性

大豆-玉米带状间作体系对农田土壤氮素转化过程的影响机制

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大豆-玉米带状间作体系对农田土壤氮素转化过程的影响机制

作者：任成尧西北农林科技大学

学位级别：硕士

分布式光伏电站集群短期发电功率预测模型研究

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分布式光伏电站集群短期发电功率预测模型研究

作者：孙圣尧东北电力大学

学位级别：硕士

分布式光伏电站集群是由多个小型的分布式光伏电站（简称单站）组成,这些电站在电气特性和地理位置上彼此接近,具备时空互补的特性,一般将其视为电源并入上级电网。在并网过程中,针对数量繁多且容量小的单站调控是一大挑战。近年来研究... 详细信息

分布式光伏电站集群是由多个小型的分布式光伏电站（简称单站）组成,这些电站在电气特性和地理位置上彼此接近,具备时空互补的特性,一般将其视为电源并入上级电网。在并网过程中,针对数量繁多且容量小的单站调控是一大挑战。近年来研究表明,集群内部的自律控制以及集群间的协同调控是一个重要研究和发展方向,而准确的集群短期功率预测是该实现技术路径的基础。为此,本文在研究单站和集群短期发电功率预测模型基础上,开展基于误差修正的分布式光伏电站集群短期发电功率时空预测研究,以期提升集群短期功率预测准确性,为稳定并网和灵活控制奠定基础。开展考虑环境因素的单站短期发电功率预测研究。将环境因素（温度、湿度等）与历史发电数据相结合,提出三阶段数据处理方法,旨在筛选出对光伏发电影响显著的因素并处理数据中的缺失和异常值。在卷积门控循环单元（Conv GRU）基础上引入时序模式注意力机制（TPA）,提出TCGRU算法,建立基于环境因素的单站短期发电功率预测模型。通过实验,输入时间步长为5的TCGRU的R2为95.70%。对比基准模型,TCGRU的均方根误差（RMSE）为0.3331 k W。在6种模型基础上引入TPA机制,TCGRU相比Conv GRU的均方误差（MSE）指标改善23.65%,验证TPA机制的有效性。开展基于时空信息的分布式光伏电站集群短期发电功率时空预测研究。结合集群中各电站的地理位置时空信息,设计二维分布式光伏测量帧。使用皮尔逊相关系数、归一化欧氏距离和互相关度量的基于形状的距离并与地理距离结合降低测量帧尺寸。在双向卷积门控循环单元（Bi Conv GRU）基础上融合自注意力机制（SA）和编码-解码结构,提出ABCGRU算法,建立分布式光伏电站集群短期发电功率时空预测模型。通过实验,对比其他模型,ABCGRU在伯明翰数据集单步预测的RMSE为1.67 MW,多步预测平均绝对误差（MAE）的平均值为1.43 MW。深度为4时ABCGRU预测精度最佳。小石城和新奥尔良数据集实验的MSE分别为3.32 MW和4.47 MW,验证了模型的适用性。综合上述研究成果,考虑时空预测后电站集群中各电站的预测误差,引入误差修正算法以缩小预测结果与实际测量值之间的偏差,进而提出一种基于误差修正的分布式光伏电站集群短期发电功率时空预测模型。计算实际的二维分布式光伏测量帧与ABCGRU预测帧,生成误差帧序列,并转化为每个电站的误差时间序列。使用TCGRU开发误差修正算法,预测每个电站的误差时间序列。引入MAE指标,通过比较预测误差与真实误差之间差值的绝对值和MAE大小,提出动态误差修正策略。三个典型地区案例实验结果表明,经过误差修正后,三个地区的MSE分别提高0.8 MW,0.72 MW和2.07 MW。

关键词：分布式光伏电站集群短期光伏发电功率预测 ConvGRU 时空相关性误差修正案例分析

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多蛇形机器人编队路径跟踪控制

电子与信息学报 2024年第7期46卷 2981-2993页

作者：郝爽何玉鹏陈继尧王铮上海交通大学安泰经济与管理学院上海200030 国网宁夏电力有限公司银川750001 国网宁东供电公司银川750411 国网宁夏电力有限公司经济技术研究院银川750002

为了实现多个蛇形机器人的编队控制,该文提出一种基于误差约束的抗干扰路径跟随方法。该方法使用高度耦合的动态频率补偿器来调整每个机器人的运动速度,以确保编队成员之间位置和速度的一致性。在动力学控制中,通过障碍函数的等效原则... 详细信息

为了实现多个蛇形机器人的编队控制,该文提出一种基于误差约束的抗干扰路径跟随方法。该方法使用高度耦合的动态频率补偿器来调整每个机器人的运动速度,以确保编队成员之间位置和速度的一致性。在动力学控制中,通过障碍函数的等效原则消除了虚拟变量的奇异现象,提高了路径跟随的稳定性。此外,该文设计了模型不确定性和外界干扰的预测值,以此来提前补偿机器人的关节偏移量和扭矩输入,从而进一步提高了跟随误差的收敛速度和稳态性能。最后,利用Lyapunov理论证明了该方法的一致最终有界性(UUB)。仿真数据表明,相对于其他经典方法,该文所提模型和控制策略具有更高的跟随精度。

关键词：抗干扰障碍李雅普诺夫函数误差约束编队控制多蛇形机器人

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酯基润滑剂的模拟及其在钻井液中的应用

酯基润滑剂的模拟及其在钻井液中的应用

作者：戴尧长江大学

学位级别：硕士

SAUR基因调控温度形态建成分子机制的研究

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SAUR基因调控温度形态建成分子机制的研究

作者：王玺尧沈阳大学

学位级别：硕士

在温和高温条件下,植物往往通过调整生长发育来适应不利环境,该过程被称作温度形态建成。拟南芥中b HLH转录因子PIF4通过结合下游基因的启动子,调控生长素的生物合成及其信号传导路径中相关基因的表达,从而在植物的温度形态建成中扮演... 详细信息

在温和高温条件下,植物往往通过调整生长发育来适应不利环境,该过程被称作温度形态建成。拟南芥中b HLH转录因子PIF4通过结合下游基因的启动子,调控生长素的生物合成及其信号传导路径中相关基因的表达,从而在植物的温度形态建成中扮演关键角色。温度升高时,拟南芥表现出下胚轴伸长、莲座叶变长等偏下性生长的趋势。生长素在植物生长和发育过程中发挥核心作用,促使植物对温和高温的适应性。SAUR基因家族在植物中属于最大的初级生长素响应基因家族,其表达受内部生长素信号和外部环境因素的共同调控,在调节细胞伸展和细胞壁松弛等关键生长发育过程中发挥作用。但PIF4与SAUR之间是否存在直接调控关系,以及它们之间对于高温环境的响应是否一致,这其中的分子机制仍不清楚。本研究发现,温和高温促进拟南芥SAUR家族成员SAUR1,SAUR2,SAUR3和SAUR4的表达。转录分析的结果表明,与野生型相比,在pif4突变体当中SAUR1,SAUR2,SAUR3和SAUR4基因的表达水平显著下调。染色质免疫共沉淀分析表明,PIF4蛋白可以直接结合到初级生长素响应基因SAUR1,SAUR2,SAUR3和SAUR4的启动子区,表明转录因子PIF4可以直接调控SAUR的表达。温度形态建成表型分析发现,SAUR1过表达促进下胚轴的伸长,能够在一定程度上补偿PIF4缺失造成的影响。说明在温度形态建成过程中SAUR1可能位于PIF4调控路径的下游发挥功能。总之,本论文探究了PIF4与SAUR协同调控温度形态建成的作用关系。转录因子PIF4通过直接结合SAUR启动子富含E-box区域,并促进其表达,进而在拟南芥温度形态建成过程中发挥正调控作用。进一步补充了PIF4和SAUR调控温度形态建成的分子机制,深入理解这些机制将有助于我们更好地应对气候变化带来的挑战,从而保障粮食生产。

关键词：温度形态建成 PIF4 生长素 SAUR

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面向银行领域的中文命名实体识别研究

面向银行领域的中文命名实体识别研究

作者：顾君尧华东师范大学

学位级别：硕士

侵犯公民个人信息行为的刑事认定研究 ——以王某侵犯公民个人信息案等三个案例为例

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侵犯公民个人信息行为的刑事认定研究 ——以王某侵犯公民个人信...

作者：李宇尧贵州民族大学

学位级别：硕士

在信息化的时代背景下,互联网的技术爆炸性进步使得信息在生产生活中逐渐占据重要位置,信息数据也转变为一种生产资料,在市场活动中扮演重要角色。随着相关技术的迭代升级以及产业链的形成,个人信息的经济价值不断提升,其在市场内的流... 详细信息

在信息化的时代背景下,互联网的技术爆炸性进步使得信息在生产生活中逐渐占据重要位置,信息数据也转变为一种生产资料,在市场活动中扮演重要角色。随着相关技术的迭代升级以及产业链的形成,个人信息的经济价值不断提升,其在市场内的流动也日益频繁。但是个人信息通常与信息主体的人身财产权益密切相关,在对个人信息进行商业化使用的同时不可避免会带来的个人信息的泄露问题,危及个人财产乃至人身权益。结合具体案例就侵犯公民个人信息行为的刑事认定相关问题进行分析,希望得出有价值的结论,为司法实务提供可参考借鉴的思路。通过三个具体案例的展示,发现涉及的争议焦点分别为:第一,已公开的个人信息是否属于刑法所保护的个人信息;第二,个人信息的分类存在争议;第三,“为合法经营”能否阻却犯罪。对于已公开的个人信息而言,根据《个人信息保护法》的规定,只有在处理行为违反“合理处理”时,该行为才具备违法性,遵循法秩序统一原则,刑法也只有在处理人处理已公开信息时违反“合理处理”原则,才具备刑法上的可责性。法律对个人信息进行分类保护,对不同类型的个人信息设立了不一样的入罪门槛,在司法实践中对个人信息分类时应当着重考虑该信息对于信息主体的重要性和敏感度,抓住信息的核心要件,准确对信息进行分类,以实现罪刑相适应原则。“合法经营”型侵犯个人信息行为,是基于《最高人民法院、最高人民检察院关于办理侵犯公民个人信息刑事案件适用法律若干问题的解释》第六条的特殊规定,考虑“合法经营”目的的主观恶性较小,司法解释采用宽宥的立场对其规定了较严格的入罪条件,在司法实践中,如何认定“为合法经营”的主观目的,严格审慎适用兜底条款,是司法人员维护法律权威,尊重立法本意,不至让该规定空置应该做到的。

关键词：侵犯公民个人信息罪个人信息合法经营合理处理

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柱矢量高斯涡旋光束的自旋霍尔效应

柱矢量高斯涡旋光束的自旋霍尔效应

作者：张绪尧太原科技大学

学位级别：硕士

光的自旋霍尔效应(spin-Hall effect of light,SHE)是指有限宽度的偏振光束在两种介质分离的界面上发生反射和折射时,由于光束传播过程中自旋-轨道相互作用的影响,光束的左旋和右旋圆偏振分量在垂直于折射率梯度的方向上发生相反的自旋... 详细信息

光的自旋霍尔效应(spin-Hall effect of light,SHE)是指有限宽度的偏振光束在两种介质分离的界面上发生反射和折射时,由于光束传播过程中自旋-轨道相互作用的影响,光束的左旋和右旋圆偏振分量在垂直于折射率梯度的方向上发生相反的自旋分裂的现象。这种效应类似于电子的自旋霍尔效应,自旋光子类比自旋电子,折射率梯度类比外加电场。一般状况下SHE是一种非常微弱的效应,其自旋分裂的值几乎在亚波长量级,普通的实验室仪器很难直接探测到。因此弱测量技术的产生为解决此难题提供了有效的途径,也为开发新一代光子自旋霍尔器件奠定了基础。由于自旋-轨道相互作用是SHE所具有的物理性质,其在光学、凝聚态物理学及精密测量等领域均有着广泛的研究和潜在应用。SHE最重要的特征之一是它对入射光束偏振的敏感性,以往关于光的SHE的研究大多集中在入射为均匀偏振上,特别是水平和垂直线偏振方面。然而存在着具有复杂的非均匀偏振的结构光,这种结构光中具有基本和实际意义的重要例子是圆柱形矢量涡旋光束(cylindrical vector vortex beams,CVVBs)。CVVBs具有轴对称的偏振分布和相位奇点及拓扑荷为l的螺旋相位因子(l为整数)。CVVBs的空间相位和偏振自由度为在高维希尔伯特空间中处理信息提供了可能性,从而实现了更高的信息容量。由于这些独特的特性,CVVBs的研究在过去几年中引起了巨大的兴趣。本文分别以径向偏振涡旋光束和角向偏振涡旋光束的SHE为研究点,开展了以下研究工作:(1)以水平和垂直线偏振光束的SHE为基础,将径向、角向偏振光束看作水平和垂直线偏振光束的相干叠加,得出径向和角向偏振涡旋光束经过空气-玻璃界面反射和折射后产生自旋相关的位移。我们发现SHE的位移线性地依赖于入射光束的拓扑电荷。当拓扑荷非零时,SHE位移是不对称的,由此证明反射光和折射光均经历了整体的横向Imbert-Fedorov(IF)位移。入射光的角度一定时,发现SHE位移和IF位移随着拓扑荷数的增加而线性增加或减小,拓扑荷的正、负与入射角的依赖关系表现出不同的特征。在反射和折射情况下,入射角分别大约为43.8和66.5时,两种情况的IF位移达到最大值或最小值。通过斯托克斯参量进行表征,发现明显的自旋分裂现象。入射角的变化对径向偏振涡旋光和角向偏振涡旋光的反射光和折射光的光强和偏振呈现出不同的分布。该结论为研究其他复杂矢量涡旋光束的SHE提供了理论基础。(2)预测的SHE位移和IF位移是波长的一部分。通过得出的反射光和折射光的SHE位移和IF位移可以分为依赖于拓扑荷的相关项和不依赖于拓扑荷的无关项两部分。基于弱测量,提出了两种不同的前选择和后选择方案来放大位移的拓扑荷相关项和无关项,允许实验研究中能够观测这些微小的变化。在基于SHE的精密测量中利用非均匀偏振光束可以提供更多的自由度来估计要测量的物理量。

关键词：光的自旋霍尔效应柱矢量涡旋光束 IF位移拓扑荷弱测量